[發明專利]一種碳納米管分散方法

無效

• 申請號: 201110337126.4
• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN102500255A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 靳健;李艷香
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: B01F3/12
• 分類號: B01F3/12
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種碳納米管分散方法，更具體的說，涉及一種離子液體基聚合物作為分散劑的碳納米管分散方法。

背景技術

碳納米管自發現以來，引起了學術界和產業界的極大興趣。碳納米管具有高比表面積和高的長徑比，優良的力學、電學和熱學性能，被認為是聚合物材料的理想填充物，可增強聚合物、改善聚合物導電導熱性能等。實現上述目標，碳納米管的分散是非常重要的環節。碳納米管間強烈的相互作用以及相互纏繞使碳納米管很難均勻分散。碳納米管通常采用超聲分散的方法來分散，采用的分散劑主要是表面活性劑，如十二烷基苯磺酸鈉。但是這類分散劑的穩定性較差，長期保存會發生碳納米管沉淀現象。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種穩定性好、分散均勻、可長期保存碳納米管的分散方法。

為了解決以上技術問題，本發明提供一種碳納米管分散方法，采用離子液體基聚合物為分散劑，將碳納米管與離子液體基聚合物按質量比1:1-1:100混合，經研磨后加入有機溶劑超聲分散、離心分離，得到均勻的碳納米管分散液。

本發明進一步限定的技術方案是：包含步驟：

Ⅰ、合成可聚合的離子液體單體；

Ⅱ、通過自由基聚合反應將可聚合的離子液體單體聚合成帶有咪唑基團的離子液體基聚合物；

Ⅲ、將離子液體基聚合物溶于有機溶劑中制成離子液體基聚合物溶液，并以此作為分散劑與碳納米管混合，機械研磨將離子液體基聚合物溶液均勻包覆在碳納米管表面呈凝膠狀物；

Ⅳ、在凝膠狀物中加入有機溶劑，并超聲分散后離心分離，得到均勻的碳納米管分散液。

進一步的：步驟Ⅰ中所述可聚合的離子液體單體的通式為A⁺B^-型，至少包括：

；

其中，A⁺為帶有咪唑基團的陽離子，其中R₁-R₄為各自獨立的烷基；B^-至少為Cl，Br，I，四氟硼酸（BF₄），六氟磷酸（PF₆），雙三氟甲磺酰亞胺（Tf₂N），三氟甲磺酸（CF₃SO₃）或雙氰胺（dca）的陰離子。

進一步的：步驟Ⅱ中所述離子液體基聚合物至少包括：

；

其中，A⁺為帶有咪唑基團的陽離子，其中R₁-R₅為各自獨立的烷基，R₆為聚合物；B^-至少為Cl，Br，I，四氟硼酸（BF₄），六氟磷酸（PF₆），雙三氟甲磺酰亞胺（Tf₂N），三氟甲磺酸（CF₃SO₃）或雙氰胺（dca）的陰離子。

進一步的：步驟Ⅲ中所述碳納米管為單臂碳納米管，碳納米管的濃度小于0.02mg/ml。

進一步的：步驟Ⅲ中機械研磨的時間介于10～60分鐘。

進一步的：步驟Ⅳ中超聲分散的時間介于2～8小時。

進一步的：步驟Ⅲ和步驟Ⅳ中所述有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮；N,N-二甲基甲酰胺；N,N-二甲基乙酰胺；二氯甲烷；氯仿或丙酮。

本發明的有益效果是：本發明的碳納米管分散方法采用離子液體基聚合物作為分散劑，一方面，離子液體通過陽離子-л相互作用和л-л相互作用與碳納米管表面的電子產生強相互作用，另一方面，聚合物起到類似于表面活性劑的作用，兩者協同作用，使離子液體聚合物均勻包覆于碳納米管表面，從而實現碳納米管均勻的分散，穩定性好，可長期保存；由于分散過程不引入其他表面活性劑等化學成分，得到的離子液體基聚合物包覆碳納米管復合材料可用于納米傳感器、儲能器件、催化、分離等領域。

附圖說明

圖1為本發明的碳納米管分散方法流程圖；

圖2為透射電子顯微鏡觀察到碳納米管的分散圖；

圖3為透射電子顯微鏡觀察到碳納米管表面均勻包覆一層聚合物。

具體實施方式

實施例1

本實施例提供的一種碳納米管分散方法，流程圖如圖1所示，包含如下步驟：

Ⅰ、合成可聚合的離子液體單體；

Ⅱ、通過自由基聚合反應將可聚合的離子液體單體聚合成帶有咪唑基團的離子液體基聚合物；